Transcript Nash의 유역추적방법

홍수추적
2012.09.19
담당교수명 : 서 영 민
연 락 처 : [email protected]
010-2507-7107
홍수추적
- 홍수추적의 개념
- 저류방정식
- 저류량-유출량 관계
- 저수지 홍수추적
- 하도 홍수추적
- 유역 홍수추적
유역홍수추적
Watershed Flood Routing
유역홍수추적 개념
- 유역전체가 연속적인 저수지와 하도로 구성되어 있다고 가정하여 유역으로부터의
유출수문곡선을 홍수추적방법에 의해 산정하는 것
- 유역으로부터의 유출이 선형으로 연결된 유역내의 저수지와 하도의 저류영향을
받아 유역출구지점에서의 유출수문곡선으로 나타난다고 가정
- 유역홍수추적방법 종류
:- Nash의 유역추적법
:- Muskingum의 유역추적법
:- RRL 유역추적법
:- Clark의 유역추적법
Nash의 유역추적방법
Nash의 유역추적벙법
: 선형저수지모형 (Linear Reservoir Model)
- 유역전체가 연속된 n개의 가상의 저수지로 구성
- 각 저수지에서의 유입 및 유출량은 선형관계
- 선형저수지: 저류량 S가 유출량 O와 선형관계
K: 저류상수 (storage coefficient)
(단위: 시간)
- 유역출구지점에서의 유출량 (n번째 저수지 유출량)
-> 가상 저수지의 수 n과
저류상수 K 결정 필요
Nash의 유역추적방법
Nash의 유역추적벙법
: 선형저수지모형 (Linear Reservoir Model)
Nash의 유역추적방법
매개변수 K, n의 결정
계측유역의 경우
미계측유역의 경우
MI1: 유효우량의 원점에 대한 1차 모멘트를
총유효우량으로 나눈 값
MO1: 직접유출량의 원점에 대한 1차 모멘트를
총직접유출량으로 나눈 값
MI2: 유효우량의 원점에 대한 2차 모멘트를
총유효우량으로 나눈 값
MO2: 직접유출량의 원점에 대한 2차 모멘트를
총직접유출량으로 나눈 값
저류상수공식으로 K 결정, n을 적절하게 가정 -> 실측치를 이용한 검정
Clark 식
Linsley 식
Sabol 식
(tp: 지체시간)
Nash의 유역추적방법
매개변수 K, n의 결정
Nash의 유역추적방법 예제
예제 11.9
유역면적 325km2, 지체시간 15hr, n=5, 6

유역면적
(km2)
cm  m
hr  sec
km2  m2
Muskingum의 유역추적방법
기본개념
- 기본 저류방정식과 Muskingum 하도추적방법의 저류방정식을 결합한 방법
- 유역에 대한 저류상수 K와 가중인자 X를 구해 Muskingum 하도추적식을
적용하는 방법
적용방법
1) 실측 유입 및 유출수문곡선으로부터 유입수문곡선 및 유출수문곡선의
첨두유량과 시간을 구함
2) 저류상수 K와 가중인자 X를 다음 식으로 결정
3) Muskingum 추적식을 이용하여
유출수문곡선 산정
RRL 유역추적방법
기본개념
- 영국 도로연구소 (Road Research Laboratory, RRL)에서 개발
- 도달시간-면적곡선과 강우량을 이용하여 각 소유역의 시간별 유출량을
지체 및 합산함으로써 유역출구지점에서의 유출수문곡선을 구하는 방법
- 유역의 저류효과 무시, 유수의 이동만 고려
-> 도시지역과 같이 불투수 면적이 많고 유역면적이 비교적 작은 경우 적용
도시 배수관망의 설계홍수량을 산정
RRL 유역추적방법
적용방법
1) 등시간선 작성
2) 도달시간-면적 주상도 작성
3) 유출수문곡선 산정
On: 시간 n에서의 유출수문곡선의 종거,
Ri: 시간 i에서 강우량의 종거,
Aj: 시간 j에서 시간-면적 주상도의 종거
RRL 유역추적방법
예제 11.10
A3
A4
A2
A1
유역구분
A
B
C
D
도달시간 (hr)
1
2
3
4
소유역면적
(km2)
2.0
6.5
12.0
8.0
시간 (hr)
1
2
3
4
강우강도
(mm/hr)
10
20
30
20
Clark의 유역추적방법
기본개념
- 순간단위유효우량이 내릴 때 유역의 도달시간-유역면적 관계를 이용하여
유역출구지점에서의 유출수문곡선 (순간단위도)를 구하는 방법
- 유역이 선형수로 (linear channel)와 유역출구에 위치한 1개의 선형저수지
(linear reservoir)로 구성된다고 가정
- 선형수로에 의한 유출의 전이효과 (translation)와 선형저수지에 의한 유역의
저류효과 (attenuation)를 고려하여 유역출구지점의 유출수문곡선 (순간단위도)
산정
- 유역의 저류효과를 고려 -> 자연하천유역에 적용하기 적합
- 수자원 실무에서 홍수수문곡선 산정시 가장 널리 적용되는 방법
Clark의 유역추적방법
기본개념
유역전반에 걸쳐
순간적으로
유효우량 1cm가
내릴 경우
저수지 유입량
Muskingum
저류방정식에서
X=0인 경우와
동일
Clark의 유역추적방법
적용방법
Start
등시간선 작성
선형저수지 유입수문곡선 종거
Ai: 시간구간 i에 해당하는
유역면적 (km2)
선형저수지 유출량 (순간단위도)
시간-면적 주상도 작성
선형저수지 유입량 산정
선형저수지 유출량 산정
(순간단위도 작성)
단위도 작성
End
단위도 작성: 정수배 방법
순간단위도를 단위도 지속기간만큼
지체후 두개의 순간단위도 평균
Clark의 유역추적방법
매개변수 (도달시간, 저류상수) 산정
- 도달시간 Tc
구
분
계측유역
도달시간 산정방법
- 유효우량 끝에서 수문곡선 변곡점까지 시간
- 도달시간 (tc) = 유입시간 (t0) + 유하시간 (tf)
미계측유역
- 유입시간: Kerby 공식
- 유하시간: Kirpich 공식, Rziha 공식, Kraven (I) 공식, Kraven (II) 공식,
SCS 공식 (NRCS 공식)
구분
도달시간 (유입 및 유하시간) 산정공식
자연하천유역
유입
Kerby 공식
시간
도시하천유역
t0: 유입시간 (min), L: 지표거리 (km), S: 유역평균경사,
H: 표고차 (m), n: 조도계수
유하
시간
Kirpich 공식
농경지 소유역 대상
tf: 유하시간 (min), L: 하천연장 (km), S: 하천평균경사
Rziha 공식
자연하천의 상류부 (S≥1/200)
Kraven (I) 공식
자연하천의 중하류부 (S≤1/200)
Kraven (II) 공식
자연하천의 경사별 유속적용
S≤1/200: V=2.1m/sec
1/200<S<1/100: V=3.0m/sec
S≥1/100: V=3.5m/sec
SCS 공식
(NRCS 공식)
유역면적 8km2 이하에 적용
CN: 유출곡선지수
Clark의 유역추적방법
매개변수 (도달시간, 저류상수) 산정
- 저류상수 K
구분
저류상수 산정방법
계측
유역
저류상수공식 이용
미계측
유역
Clark 공식
Linsley 공식
Sabol 공식
Russel 공식
Clark의 유역추적방법
예제 11.11
C
D
B
A
구분
A
B
C
D
도달시간(hr)
1
2
3
4
소유역면적
(km2)
4
13
24
16
관측 홍수수문곡선의 변곡점: 유량 370m3/sec, 접선경사 90m3/sec/hr
기저유량 20m3/sec
 순간단위도 및 2hr 단위도?
저류상수 K
or

O2
Assignment #3
1. 유역홍수추적의 개념 및 추적방법에 대하여 설명하시오.
2. 유역홍수추적 예제 (예제 11.9, 11.10, 11.11)
제출기한 및 유의사항
- 제출기한: 중간고사 이전까지 (이후 제출본에 대해서는 감점)
- 복사본의 경우 0점 처리